园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (8): 1697-1710.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0642
孙志娟2,*, 刘文杰1,*, 郑晓东1, 袭祥利1, 马长青1, 刘晓丽1, 王彩虹1, 田义轲1,**()
收稿日期:
2023-05-29
修回日期:
2023-07-10
出版日期:
2023-08-25
发布日期:
2023-08-23
通讯作者:
作者简介:
* 为共同第一作者
基金资助:
SUN Zhijuan2, LIU Wenjie1, ZHENG Xiaodong1, XI Xiangli1, MA Changqing1, LIU Xiaoli1, WANG Caihong1, TIAN Yike1,**()
Received:
2023-05-29
Revised:
2023-07-10
Published:
2023-08-25
Online:
2023-08-23
摘要:
为探究外源褪黑素(melatonin)对盐碱胁迫下平邑甜茶(Malus hupehensis)幼苗生长的影响及其作用机制,以无融合生殖率达到94%的平邑甜茶幼苗为试材,设置3个处理:对照(Hoagland营养液)、盐碱胁迫[100 mmol · L-1 NaHCO3︰NaCl = 1︰1(摩尔比)的Hoagland营养液]、盐碱胁迫 + 褪黑素(0.1 mmol · L-1),15 d后测定幼苗鲜质量、干质量、叶绿素含量、光合速率、矿质元素含量、抗氧化酶活性、渗透物质含量、有机酸含量、内源激素含量以及相关基因的表达量。结果表明,外源褪黑素可以显著降低盐碱胁迫下平邑甜茶幼苗的萎蔫率,并有效提高了盐碱胁迫下植株的生物量和光合效率,同时提高了幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸的含量来缓解渗透胁迫。另外,褪黑素通过增加细胞内有机酸含量和提高AHA家族基因表达量,增强了植株的耐盐碱性;通过调节钠离子转运基因(MhCHX15和MhSOS1)和钾离子转运基因(MhSKOR、MhNHX1、MhNHX2和MhNHX4)的表达,提高细胞质中的钾钠比值以维持离子稳态;并通过提高过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性和调节抗氧化酶基因(MhGPX6、MhpoxN1和MhPER65)的表达,减少盐碱胁迫产生的氧化损伤。此外,外源褪黑素还可通过与赤霉素、生长素、细胞分裂素和茉莉酸甲酯协同作用共同应答盐碱胁迫。综上,盐碱胁迫 + 0.1 mmol · L-1褪黑素处理通过调节离子平衡、渗透物质、抗氧化酶活性并协同其他内源激素来缓解盐碱胁迫对平邑甜茶幼苗造成的损伤。
孙志娟, 刘文杰, 郑晓东, 袭祥利, 马长青, 刘晓丽, 王彩虹, 田义轲. 褪黑素对盐碱胁迫下平邑甜茶幼苗生长的影响及其机制[J]. 园艺学报, 2023, 50(8): 1697-1710.
SUN Zhijuan, LIU Wenjie, ZHENG Xiaodong, XI Xiangli, MA Changqing, LIU Xiaoli, WANG Caihong, TIAN Yike. Effects and Functional Mechanism of Melatonin on the Growth of Malus hupehensis Seedlings Under Saline-Alkali Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(8): 1697-1710.
基因名称 Gene name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
MhSKOR | CATCCTGACAACTGGTGGTATCG | AATGCCATTTGCCAATAACCT |
MhNHX1 | TTCTGCGTGAACTTTAGACCCT | AAGACTGAGATTTCCTTTCAAGC |
MhNHX2 | CCACATTGATTCCAGTATTGCTT | CTCTTGAACTCTCCGTCACATTG |
MhNHX4 | ACGAAACTCCTTTACTATACAGCCT | TGATACCACAGATAAGTGAGCATAG |
MhCHX15 | AGATTATCCGTATCCTCTAAGTCTGG | TGGTTCGGCCTATCGTGAAA |
MhSOS1 | TACACTGTCGCTCTGCTCATCC | CCAGTCGTAAGGGAAAGTGAGC |
MhGPX6 | TTCCGAGAGTAAATCAATCCACG | AGGCAAACTCTACAATCTCGTCA |
MhpoxN1 | GCTCCTCCAAATCATTGTTACTG | AAGAAGGACAGAAGCATCACAA C |
MhPER65 | GGCATTCTATTCCCATTCCCTT | GAGTTGGAAGCGATGAGGAGG |
MhAHA1 | CCAGAGAAAACAAAAGAGAGTC | TTCACATTCACACCGAGATTG |
MhAHA2 | AAAGTGTGAAGAAAGAGAAAATGC | AGTTCATTTGCTTGACATTCTTT |
MhAHA8 | GGTCAAAAGTGTGTTGGTAAGCA | AAACCAAAATCCTCCAACAGC |
MhActin | CTTCAATGTGCCTGCCATGTAT | AATTTCCCGTTCAGCAGTAGTG |
表1 qRT-PCR所用的引物序列
Table 1 Primer sequences for qRT-PCR
基因名称 Gene name | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|
MhSKOR | CATCCTGACAACTGGTGGTATCG | AATGCCATTTGCCAATAACCT |
MhNHX1 | TTCTGCGTGAACTTTAGACCCT | AAGACTGAGATTTCCTTTCAAGC |
MhNHX2 | CCACATTGATTCCAGTATTGCTT | CTCTTGAACTCTCCGTCACATTG |
MhNHX4 | ACGAAACTCCTTTACTATACAGCCT | TGATACCACAGATAAGTGAGCATAG |
MhCHX15 | AGATTATCCGTATCCTCTAAGTCTGG | TGGTTCGGCCTATCGTGAAA |
MhSOS1 | TACACTGTCGCTCTGCTCATCC | CCAGTCGTAAGGGAAAGTGAGC |
MhGPX6 | TTCCGAGAGTAAATCAATCCACG | AGGCAAACTCTACAATCTCGTCA |
MhpoxN1 | GCTCCTCCAAATCATTGTTACTG | AAGAAGGACAGAAGCATCACAA C |
MhPER65 | GGCATTCTATTCCCATTCCCTT | GAGTTGGAAGCGATGAGGAGG |
MhAHA1 | CCAGAGAAAACAAAAGAGAGTC | TTCACATTCACACCGAGATTG |
MhAHA2 | AAAGTGTGAAGAAAGAGAAAATGC | AGTTCATTTGCTTGACATTCTTT |
MhAHA8 | GGTCAAAAGTGTGTTGGTAAGCA | AAACCAAAATCCTCCAACAGC |
MhActin | CTTCAATGTGCCTGCCATGTAT | AATTTCCCGTTCAGCAGTAGTG |
图1 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株表型的影响
Fig. 1 Effects of exogenous melatonin(MT)on phenotypes of Malus hupehensis plants under(NaCl + NaHCO3)stress
图2 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株萎蔫率及生物量的影响 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同。
Fig. 2 Effects of exogenous melatonin(MT)on wilting rate and biomass of Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress Different lowercase letters represent significant differcences(P < 0.05). The same below.
图3 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株叶片叶绿素含量及光合指标的影响
Fig. 3 Effects of exogenous melatonin(MT)on chlorophyll content and photosynthetic indexes of Malus hupehensis leaves under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图4 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株体内矿质元素含量的影响
Fig. 4 Effects of exogenous melatonin(MT)on the content of mineral elements in Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图5 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株活性氧含量及抗氧化酶活性的影响
Fig. 5 Effects of exogenous melatonin(MT)on reactive oxygen content and antioxidant enzyme activities of Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图6 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株渗透物质含量的影响
Fig. 6 Effects of exogenous melatonin(MT)on osmotic substance content of Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图7 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株有机酸含量的影响
Fig. 7 Effects of exogenous melatonin(MT)on organic acid content of Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图8 外源褪黑素(MT)对盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫下平邑甜茶植株体内激素含量的影响
Fig. 8 Effects of exogenous melatonin(MT)on hormone content in Malus hupehensis plants under saline-alkali(NaCl + NaHCO3)stress
图9 外源褪黑素(MT)对平邑甜茶植株盐碱(NaCl + NaHCO3)胁迫应答基因表达的影响
Fig. 9 Effects of exogenous melatonin(MT)on gene expression of salt-alkali(NaCl + NaHCO3)stress response in Malus hupehensis plants
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